(57)【要約】  内燃機関（１Ａ）は、燃焼室（６）内に、第１吸気ポート（１１）側に位置して燃料混合気が主に含まれる混合気領域（Ａ）と、第２吸気ポート（１２）側に位置して既燃ガスが含まれる既燃ガス領域（Ｂ）とを形成できる。内燃機関（１Ａ）は、混合気領域（Ａ）と既燃ガス領域（Ｂ）とが形成される場合にＥＧＲ率に応じて第１燃料噴射弁（２１）及び第２燃料噴射弁（２２）のそれぞれから燃料が噴射されるように、第１燃料噴射弁（２１）及び第２燃料噴射弁（２２）のそれぞれの噴射割合を決定する。噴射割合はＥＧＲ率の上昇に応じて第１燃料噴射弁（２１）の噴射割合が高まるように決定される。
2011016136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に開口する第１吸気ポート及び第２吸気ポートと、前記燃焼室に火花を供給する点火手段と、前記第１吸気ポートに設けられた第１燃料噴射弁と、前記第２吸気ポートに設けられた第２燃料噴射弁と、前記燃焼室内に、前記第１吸気ポート側に位置して燃料混合気が主に含まれる混合気領域と前記第２吸気ポート側に位置して既燃ガスが含まれる既燃ガス領域とを形成可能な成層化手段と、目標空燃比による燃焼が実現されるように前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれにて噴射されるべき燃料噴射量の合計を算出する噴射量算出手段と、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれが噴射する燃料の前記合計に対する噴射割合を決定する噴射割合決定手段と、前記噴射量算出手段の算出結果及び前記噴射割合決定手段の決定結果に基づいて前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれを制御する噴射制御手段と、を備え、
前記噴射割合決定手段は、前記燃焼室内に前記混合気領域と前記既燃ガス領域とが形成される場合に、前記燃焼室に満たされるガスに占める既燃ガスの割合であるＥＧＲ率に応じて前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれから燃料が噴射されるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合を決定する、火花点火式内燃機関。
【請求項２】
前記噴射割合決定手段は、前記ＥＧＲ率の上昇に応じて前記第１燃料噴射弁の噴射割合が高まるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合を決定する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記成層化手段として、排気通路から取り出した既燃ガスの一部を前記第２吸気ポートに限定的に導入する外部ＥＧＲ手段が設けられている、請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記排気通路内の既燃ガスの空燃比を検出可能な酸素濃度センサと、前記外部ＥＧＲ手段による前記第２吸気ポートへの既燃ガスの導入を実施するＥＧＲ実施モードとその導入を禁止するＥＧＲ禁止モードとを選択的に実行させるＥＧＲ制御手段と、前記ＥＧＲ禁止モードの実行時に前記目標空燃比による燃焼が実現されるように前記酸素濃度センサの検出結果に基づいて前記第１燃料噴射弁のみから燃料を噴射させて、前記目標空燃比による燃焼が実現された際の前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量と吸入空気量又は吸気圧との相関関係を特定する特性取得手段と、を備え、
前記噴射制御手段は、前記ＥＧＲ実施モードの実行時に、前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量を前記特性取得手段が特定した前記相関関係に基づいて決定する一方で、前記目標空燃比による燃焼が実現されるように前記酸素濃度センサの検出結果に基づいて前記第２燃料噴射弁の噴射量を変化させる、請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記噴射制御手段は、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射時期が負荷に応じて変化するように、前記第２燃料噴射弁を制御する、請求項３に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、
前記噴射制御手段は、負荷が所定値以上の時において、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁がそれぞれ開弁する吸気行程の前半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御する、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁をそれぞれ操作することにより、前記第１吸気ポートを経由して前記燃焼室に供給されるガス量と前記第２吸気ポートを経由して前記燃焼室に供給されるガス量とを相違させることができる動弁手段を更に備え、
前記動弁手段は、吸気行程の前半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射される場合に、前記第１吸気ポートを経由するガス量が前記第２吸気ポートを経由するガス量よりも多くなるように、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁をそれぞれ操作する、請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、
前記噴射制御手段は、負荷が所定値以下の時において、前記第２吸気弁が開弁する前に前記第２燃焼噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御する、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、
前記噴射制御手段は、全負荷時において、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁がそれぞれ開弁する吸気行程中に前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれにて燃料が噴射されるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁を制御する、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、
前記点火手段として、前記燃焼室の中央に配置された点火プラグが設けられており、
前記噴射制御手段は、アイドル運転時において、前記第２吸気弁の開弁期間の後半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御する、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第１点火プラグと、前記第２吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第２点火プラグとが設けられており、
負荷が所定値以上の時において、前記第２点火プラグによる点火が第１点火プラグによる点火よりも早く行われるように、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを制御する点火制御手段を更に備える、請求項３に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第１点火プラグと、前記第２吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第２点火プラグとが設けられており、
負荷が所定値以下の時において、前記第２点火プラグによる点火が第１点火プラグによる点火よりも遅く行われるように、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを制御する点火制御手段を更に備える、請求項３に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第１点火プラグと、前記第２吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第２点火プラグとが設けられており、
回転数が所定値以下で、負荷が所定値以上の時において、前記第２点火プラグによる点火が第１点火プラグによる点火よりも遅く行われ、かつ前記第２点火プラグによる点火が複数回行われるように、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを制御する点火制御手段を更に備える、請求項３に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、
前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された点火プラグが設けられており、
前記成層化手段として、排気行程の後半に前記第２吸気弁のみを開弁させて前記燃焼室内の既燃ガスを第２吸気ポートに導くことにより前記燃焼室内に前記混合気領域と前記既燃ガス領域とを形成できる内部ＥＧＲ手段が設けられている、請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記内部ＥＧＲ手段は、排気行程の後半に前記第２吸気弁のみを開弁させて前記燃焼室内の既燃ガスを第２吸気ポートに導くことにより前記燃焼室内に前記混合気領域と前記既燃ガス領域とを形成する成層状態と、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁のそれぞれを操作することにより前記混合気領域及び前記既燃ガス領域の前記燃焼室内での形成を制限する非成層状態とを交互に切り替えることができ、
前記噴射割合決定手段は、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合が前記成層状態と前記非成層状態との間で異なるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合を決定する、請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記噴射制御手段は、負荷が所定値以上の時において、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁がそれぞれ開弁する吸気行程の後半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御する、請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１７】
前記噴射制御手段は、負荷が所定値以下の時において、前記第２吸気弁の開弁後かつ第１吸気弁の開弁前に前記第２燃焼噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御する、請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１８】
前記内部ＥＧＲ手段は、排気行程の後半に前記第２吸気弁のみを開弁させる際のリフト量を負荷が高い場合は低い場合に比べて小さくすることにより前記燃焼室内の既燃ガスを第２吸気ポートに導く、請求項１４に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内の混合気を火花点火する火花点火式内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
同一気筒の２つの吸気ポートのそれぞれに燃料噴射弁が一つずつ設けられ、２つの吸気ポートのうちの一方のみに既燃ガスである排気の一部をＥＧＲガスとして導入するように構成された火花点火式内燃機関が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２〜４が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５５８６６号公報
【特許文献２】特開２００６−９６６０号公報
【特許文献３】特開平５−２８８０９５号公報
【特許文献４】特開２００７−２３９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の内燃機関は、ＥＧＲガスが一方の吸気ポートのみに導入されるので、燃焼室内にはＥＧＲガスが主に含まれる既燃ガス領域がＥＧＲガスが導入された吸気ポートに対応して形成されるとともに、燃料混合気が主に含まれる混合気領域が他方の吸気ポートに対応して形成される。これらの領域が燃焼室内で層状化するためＥＧＲガスと燃料混合気との混合を極力回避できる。これにより、ＥＧＲガスの導入に伴う燃焼悪化を抑制することができるため、ＥＧＲガスの導入限界量を拡大できるから燃費を向上させることができる。【０００５】
しかしながら、特許文献１の内燃機関はＥＧＲガスの導入時には各燃料噴射弁から燃料を噴射させる一方で、ＥＧＲガスの導入中止時にはＥＧＲガスが導入されない側の吸気ポートに設けられた燃料噴射弁のみから燃料を噴射させている。そのため、ＥＧＲガスの導入時には目標空燃比に設定するために必要な燃料が混合気領域に偏在し、その混合気領域が局所的にリッチになるおそれがある。局所的にリッチな領域が燃焼室内に発生するとその領域で酸素不足が生じるので、一酸化炭素や未燃炭化水素等の排出量が増加する問題がある。【０００６】
そこで、本発明は燃焼室内に混合気領域と既燃ガス領域とが成層化された場合に、混合気領域が局所的にリッチになることを抑えることができる火花点火式内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の火花点火式内燃機関は、燃焼室に開口する第１吸気ポート及び第２吸気ポートと、前記燃焼室に火花を供給する点火手段と、前記第１吸気ポートに設けられた第１燃料噴射弁と、前記第２吸気ポートに設けられた第２燃料噴射弁と、前記燃焼室内に、前記第１吸気ポート側に位置して燃料混合気が主に含まれる混合気領域と前記第２吸気ポート側に位置して既燃ガスが含まれる既燃ガス領域とを形成可能な成層化手段と、目標空燃比による燃焼が実現されるように前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれにて噴射されるべき燃料噴射量の合計を算出する噴射量算出手段と、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれが噴射する燃料の前記合計に対する噴射割合を決定する噴射割合決定手段と、前記噴射量算出手段の算出結果及び前記噴射割合決定手段の決定結果に基づいて前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれを制御する噴射制御手段と、を備え、前記噴射割合決定手段は、前記燃焼室内に前記混合気領域と前記既燃ガス領域とが形成される場合に、前記燃焼室に満たされるガスに占める既燃ガスの割合であるＥＧＲ率に応じて前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれから燃料が噴射されるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合を決定するものである。【０００８】
この内燃機関によれば、成層化手段によって燃焼室内に混合気領域と既燃ガス領域とが形成された場合、ＥＧＲ率に応じて第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁のそれぞれから燃料が噴射される。これにより、混合気領域のみならず既燃ガス領域にも燃料が供給されるため混合気領域における燃料の偏在が緩和される。従って、混合気領域が局所的にリッチになることを抑制できるから、混合気領域のみに燃料を供給する場合に比べて一酸化炭素や未燃炭化水素等の排出量を削減することができる。【０００９】
本発明の内燃機関の一態様において、前記噴射割合決定手段は、前記ＥＧＲ率の上昇に応じて前記第１燃料噴射弁の噴射割合が高まるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合を決定してもよい。第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合は一方が定まると他方が定まる関係が成立しているので、ＥＧＲ率の上昇に応じて第１燃料噴射弁の噴射割合が高まるとそれに伴って第２燃料噴射弁の噴射割合が低下する。つまり、混合気領域と既燃ガス領域とが形成された場合、ＥＧＲ率の上昇に応じて第２燃料噴射弁の噴射割合が低下するため、ＥＧＲ率の上昇に伴う既燃ガス領域の酸素濃度の低下に合わせて既燃ガス領域に供給される燃料量が低下する。それにより、既燃ガス領域に対する燃料の供給が過剰になることを防止しつつ混合気領域における燃料の偏在を緩和することができる。ＥＧＲ率の変化に対して各燃料噴射弁の噴射割合をどの程度変化させるかは適宜定めることができる。例えば、一酸化炭素や未燃炭化水素等の排出量が最小となるようにＥＧＲ率と各燃料噴射弁の噴射割合とを対応付けることにより、ＥＧＲ率に応じた各燃料噴射弁の噴射割合を最適化することが可能である。こうした最適化は実機試験やシュミュレーション等の周知の方法を利用して実現できる。【００１０】
本発明の内燃機関の一態様においては、前記成層化手段として、排気通路から取り出した既燃ガスの一部を前記第２吸気ポートに限定的に導入する外部ＥＧＲ手段が設けられていてもよい。外部ＥＧＲ手段を利用する場合には以下の好ましい第１〜第５の態様を含んでもよい。【００１１】
第１の態様としては、前記排気通路内の既燃ガスの空燃比を検出可能な酸素濃度センサと、前記外部ＥＧＲ手段による前記第２吸気ポートへの既燃ガスの導入を実施するＥＧＲ実施モードとその導入を禁止するＥＧＲ禁止モードとを選択的に実行させるＥＧＲ制御手段と、前記ＥＧＲ禁止モードの実行時に前記目標空燃比による燃焼が実現されるように前記酸素濃度センサの検出結果に基づいて前記第１燃料噴射弁のみから燃料を噴射させて、前記目標空燃比による燃焼が実現された際の前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量と吸入空気量又は吸気圧との相関関係を特定する特性取得手段と、を備え、前記噴射制御手段は、前記ＥＧＲ実施モードの実行時に、前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量を前記特性取得手段が特定した前記相関関係に基づいて決定する一方で、前記目標空燃比による燃焼が実現されるように前記酸素濃度センサの検出結果に基づいて前記第２燃料噴射弁の噴射量を変化させてもよい。【００１２】
一般に、燃料噴射弁は使用期間に応じて噴射率等の噴射特性が変化するため、燃料噴射弁に対して与える燃料噴射量（噴射期間）の指令値と実際に噴射される燃料噴射量との間にずれが生じる。燃料噴射弁から実際に噴射された燃料噴射量を直接的に知ることは難しく、現状では排気通路内の空燃比からその燃料噴射量を間接的に確かめることができるにすぎない。このような現状では、各燃料噴射弁により噴射された燃料噴射量の合計を把握することはできるが、各燃料噴射弁が実際に噴射した燃料噴射量を個別に把握することができない。そのため、第１燃料噴射弁と第２燃料噴射弁とによって燃料の噴き分けが行われている際に、各燃料噴射弁に対して個別にフィードバック制御することができない。【００１３】
この態様によれば、目標空燃比が実現される際の第１燃料噴射弁の燃料噴射量と吸入空気量又は吸気圧との相関関係をＥＧＲ禁止モードの実行時に特定し、ＥＧＲ実施モードの際に、その相関関係を利用して第１燃料噴射弁の燃料噴射量を決定する一方で、目標空燃比が実現されるように酸素濃度センサの検出結果に基づいて第２燃料噴射弁の燃料噴射量を変化させている。このような制御が行われることにより、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁のそれぞれから実際に噴射される燃料噴射量を同時に把握できなくても、単一の酸素濃度センサを利用するだけで各燃料噴射弁の噴射特性の経年変化に伴う目標空燃比のずれを防止することができる。【００１４】
第２の態様としては、前記噴射制御手段は、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射時期が負荷に応じて変化するように、前記第２燃料噴射弁を制御してもよい。この態様によれば、第２燃料噴射弁による燃料噴射時期が負荷に応じて変化するため、幅広い運転領域において燃焼室内に混合気領域と既燃ガス領域とを成層化できる。【００１５】
具体的には、前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、前記噴射制御手段は、負荷が所定値以上の時において、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁がそれぞれ開弁する吸気行程の前半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御してもよい。既燃ガス領域の燃焼は混合気領域に比べて遅れるため、負荷が所定値以上の時に既燃ガス領域は混合気領域に比べてノッキングが発生し易い。従って、吸気行程の前半に第２燃料噴射弁から燃料を噴射させることにより既燃ガス領域で燃料が気化して既燃ガス領域が冷却されるので、既燃ガス領域におけるノッキングの発生を抑制することができる。これにより、ノッキングの抑制のために燃料増量が不要となるので燃費を向上できる。【００１６】
既燃ガス領域が冷却される際に、第１吸気弁と第２吸気弁とが同一の開弁特性で操作されると、第２吸気ポートからの吸入量が第１吸気ポートからの吸入量よりも多い流量差が発生する。この流量差が発生すると混合気領域と既燃ガス領域との境界が崩れ易くなり、これらの領域の成層化レベルが低下する可能性がある。そこで、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁をそれぞれ操作することにより、前記第１吸気ポートを経由して前記燃焼室に供給されるガス量と前記第２吸気ポートを経由して前記燃焼室に供給されるガス量とを相違させることができる動弁手段を更に備え、前記動弁手段は、吸気行程の前半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射される場合に、前記第１吸気ポートを経由するガス量が前記第２吸気ポートを経由するガス量よりも多くなるように、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁をそれぞれ操作してもよい。これにより、既燃ガス領域が冷却された場合に生じ得る流量差を打ち消す方向に各吸気弁が操作されるので、その流量差が補正されて成層レベルの低下を抑えることができるので、成層レベルを維持しつつノッキングの発生を防止することができる。【００１７】
また、前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、前記噴射制御手段は、負荷が所定値以下の時において、前記第２吸気弁が開弁する前に前記第２燃焼噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御してもよい。既燃ガス領域の燃焼は混合気領域に比べて遅れるため、負荷が所定値以下の時に既燃ガス領域において未燃炭化水素が発生し易くなる。従って、第２吸気弁が開弁する前に第２燃料噴射弁にて燃料を噴射させることにより、第２吸気ポートの壁面から燃料が受熱して蒸発するので、高温状態のガスが燃焼室内に取り込まれる。これにより、既燃ガス領域を高温に維持し易くなるので未燃炭化水素の発生量を低減することができる。【００１８】
また、前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、前記噴射制御手段は、全負荷時において、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁がそれぞれ開弁する吸気行程中に前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれにて燃料が噴射されるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁を制御してもよい。この場合には、吸気行程中に各燃料噴射弁から燃料が噴射されることにより燃料が気化して燃焼室内の温度を下げることができる。これにより、ノッキングの抑制と充填効率の向上とを両立することができる。【００１９】
また、前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、前記点火手段として、前記燃焼室の中央に配置された点火プラグが設けられており、前記噴射制御手段は、アイドル運転時において、前記第２吸気弁の開弁期間の後半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御してもよい。この場合、第２吸気弁の閉弁後にも既燃ガス領域で燃料の気化が進む。これにより、既燃ガス領域の温度が下がって収縮し、混合気領域との境界が燃焼室の中央から既燃ガス領域側にシフトするので、燃焼室の中央に配置された点火プラグが混合気領域内に位置する。そのため、着火性が悪いアイドル運転時において既燃ガスの濃度が低い混合気領域で点火できるから、燃焼室の中央に点火プラグが配置されることによって低下しがちなアイドル運転時における着火性能を改善できる。【００２０】
第３の態様としては、前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第１点火プラグと、前記第２吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第２点火プラグとが設けられており、負荷が所定値以上の時において、前記第２点火プラグによる点火が第１点火プラグによる点火よりも早く行われるように、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを制御する点火制御手段を更に備えてもよい。既燃ガス領域は混合気領域に比べて着火性が悪く燃焼が遅れる。従って、負荷が所定値以上の時において第２点火プラグによる点火を第１点火プラグによる点火よりも早く行うことにより、既燃ガス領域の燃焼を混合気領域の燃焼よりも早く開始させることができる。その結果、未燃炭化水素が発生し易い既燃ガス領域の燃焼期間を十分に確保できるから未燃炭化水素の排出を低減できる。【００２１】
第４の態様としては、前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第１点火プラグと、前記第２吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第２点火プラグとが設けられており、負荷が所定値以下の時において、前記第２点火プラグによる点火が第１点火プラグによる点火よりも遅く行われるように、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを制御する点火制御手段を更に備えてもよい。負荷が所定値以下で、燃焼室内の温度が低い場合、既燃ガス領域で失火が発生する可能性がある。この態様によれば、先行する混合気領域の燃焼により形成される火炎伝播を利用して既燃ガス領域の圧力及び温度を高めることができ、その圧力及び温度が高まった状態で第２点火プラグにて点火できる。これにより、既燃ガス領域の着火性を向上させることができる。【００２２】
第５の態様としては、前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第１点火プラグと、前記第２吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された第２点火プラグとが設けられており、回転数が所定値以下で、負荷が所定値以上の時において、前記第２点火プラグによる点火が第１点火プラグによる点火よりも遅く行われ、かつ前記第２点火プラグによる点火が複数回行われるように、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを制御する点火制御手段を更に備えてもよい。この態様によれば、既燃ガス領域の火炎伝播速度は既燃ガス濃度が高いため混合気領域の火炎伝播速度よりも遅いため、混合気領域の燃焼により形成される火炎伝播を利用して未燃混合気を既燃ガス領域側に移動させることができる。混合気領域の燃焼により既燃ガス領域側に移動してきた未燃混合気を第２点火プラグによる複数回の点火により逐次点火することができるため燃焼速度を速めることができる。これにより、ノッキングの発生を抑制することができる。【００２３】
本発明の内燃機関の一態様においては、前記第１吸気ポートを開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁とを更に備え、前記点火手段として、前記第１吸気ポート側に偏るようにして前記燃焼室に配置された点火プラグが設けられており、前記成層化手段として、排気行程の後半に前記第２吸気弁のみを開弁させて前記燃焼室内の既燃ガスを第２吸気ポートに導くことにより前記燃焼室内に前記混合気領域と前記既燃ガス領域とを形成できる内部ＥＧＲ手段が設けられていてもよい。この態様によれば、混合気領域における着火を点火プラグで確実に行うことができ、燃焼の後半においては既燃ガス領域に含まれる高温の既燃ガスを利用して自着火を促すことができるため、未燃炭化水素の排出を抑制できる。このように成層化手段として内部ＥＧＲ手段を利用する場合には以下の好ましい第１〜第４の態様を含んでもよい。【００２４】
第１の態様としては、前記内部ＥＧＲ手段は、排気行程の後半に前記第２吸気弁のみを開弁させて前記燃焼室内の既燃ガスを第２吸気ポートに導くことにより前記燃焼室内に前記混合気領域と前記既燃ガス領域とを形成する成層状態と、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁のそれぞれを操作することにより前記混合気領域及び前記既燃ガス領域の前記燃焼室内での形成を制限する非成層状態とを交互に切り替えることができ、前記噴射割合決定手段は、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合が前記成層状態と前記非成層状態との間で異なるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの噴射割合を決定してもよい。この態様によれば、非成層状態下での燃焼で燃焼温度を上げることができ、それによって得られる高温の既燃ガスを次サイクルの成層状態で既燃ガス領域に含めることができる。従って、負荷が低くて既燃ガス領域での自着火に必要な温度が得られない場合でも、成層状態と非成層状態とを交互に繰り返すことにより、前サイクルの非成層状態で得られる高温の既燃ガスを次サイクルで利用して既燃ガス領域の自着火を促すことで、未燃炭化水素の排出を減らすことができる。【００２５】
第２の態様としては、前記噴射制御手段は、負荷が所定値以上の時において、前記第１吸気弁及び前記第２吸気弁がそれぞれ開弁する吸気行程の後半に前記第２燃料噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御してもよい。この態様によれば、吸気行程の後半に噴射された燃料の気化潜熱により既燃ガス領域の温度を低下させることができる。これにより、負荷が所定値以上の時に自着火を緩慢にすることができるので騒音を抑制できる。【００２６】
第３の態様としては、前記噴射制御手段は、負荷が所定値以下の時において、前記第２吸気弁の開弁後かつ第１吸気弁の開弁前に前記第２燃焼噴射弁にて燃料が噴射されるように、前記第２燃料噴射弁を制御してもよい。第２吸気弁の開弁後かつ第１吸気弁の開弁前の期間は既燃ガスの温度が比較的高い状況にある。その状況で第２燃料噴射弁から燃料を噴射することで、その燃料が高温の既燃ガスに曝されて燃焼し易い性質に改質される。これにより、既燃ガス領域で安定した自着火を得ることができる。【００２７】
第４の態様としては、前記内部ＥＧＲ手段は、排気行程の後半に前記第２吸気弁のみを開弁させる際のリフト量を負荷が高い場合は低い場合に比べて小さくすることにより前記燃焼室内の既燃ガスを第２吸気ポートに導いてもよい。既燃ガスの温度は負荷が高い場合は低い場合に比べて高いため、負荷が高い状況では自着火が安易に発生して騒音が問題となる場合がある。この態様によれば、負荷が高い場合は低い場合に比べて第２吸気ポートが絞られることになるので、第２吸気ポートを逆流する既燃ガスの流速が負荷が低い場合よりも速くなる。そのため、第２吸気ポートへの熱伝達が促進されるので、既燃ガスの温度を下げることができる。これにより、既燃ガス領域における自着火が緩慢になるので騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一形態に係る火花点火式内燃機関の要部を模式的に示した上面図。
【図２】図１の内燃機関を矢印IIの方向から示した模式図。
【図３】図１の内燃機関に対して実施される運転制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図４】図３のステップＳ４で定義された通常制御のルーチンの一例を示したフローチャート。
【図５】図３のステップＳ５で定義されたＥＧＲ制御のルーチンの一例を示したフローチャート。
【図６】図３のステップＳ６で定義された噴射弁特性取得処理のルーチンの一例を示したフローチャート。
【図７】噴射割合決定マップの一例を示した図。
【図８】補正マップの一例を示した図。
【図９】第２の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１０】第３の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１１】第４の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１２】第４の形態の作用を説明する説明図。
【図１３】第５の形態に係る火花点火式内燃機関の要部を模式的に示した上面図。
【図１４】第５の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１５】第６の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１６】第６の形態の作用を説明する説明図。
【図１７】第７の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１８】第７の形態の作用を説明する説明図。
【図１９】第８の形態に係る火花点火式内燃機関の要部を模式的に示した上面図。
【図２０】内部ＥＧＲを実施する際の各吸気弁のリフトカーブを模式的に示した説明図。
【図２１】内部ＥＧＲの実施を禁止する際の各吸気弁のリフトカーブを模式的に示した説明図。
【図２２】図１９の内燃機関に対して実施される運転制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図２３】図２２のステップＳ８２で定義されたＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図２４】第９の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図２５】第１０の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図２６】第１１の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る火花点火式内燃機関の要部を模式的に示した上面図であり、図２は図１の内燃機関を正面から示した断面模式図である。内燃機関１Ａは不図示の車両に走行用動力源として搭載可能な火花点火式の４サイクル内燃機関として構成されている。内燃機関１Ａは複数（図では１つ）のシリンダ２を備えている。シリンダ２はシリンダブロック３に形成されており、シリンダ２の上部はシリンダヘッド４にて塞がれている。シリンダ２にはピストン５が往復運動自在に設けられている。内燃機関１Ａの燃焼室６はシリンダ２の内周面、シリンダ２の天井面及びピストン５の頂面に囲まれた空間として形成されている。
【００３０】
シリンダ２には吸気通路９及び排気通路１０がそれぞれ接続されている。吸気通路９は、燃焼室６に開口するようにしてシリンダヘッド４に形成された第１吸気ポート１１及び第２吸気ポート１２を含んでいる。シリンダヘッド４には第１吸気ポート１１を開閉する第１吸気弁１３と第２吸気ポート１２を開閉する第２吸気弁１４とが設けられている。各吸気弁１３、１４は動弁手段としての動弁機構１５にて開閉駆動され、その動弁機構１５は各吸気弁１３、１４のバルブリフト量やバルブタイミング等の開弁特性を独立して変化させることができる。動弁機構１５は周知のものと同様でよいので詳細な構造の説明を省略する。吸気通路９には空気量を調整するスロットル弁１６が各吸気ポート１１、１２の上流側に設けられている。動弁機構１５及びスロットル弁１６の各動作は内燃機関１Ａの運転状態を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１７にて制御される。
【００３１】
排気通路１０は、燃焼室６の頂面に開口する二つの排気ポート１８を含んでいる。各排気ポート１８は排気弁１９にて開閉される。排気弁１９は不図示の動弁機構にて開閉駆動される。図示を省略したが、排気通路１０には三元触媒が設けられていて、排気通路１０を流れる既燃ガスである排気はその三元触媒にて浄化される。
【００３２】
シリンダヘッド４には、燃焼室６の天井面に先端部を臨ませるようにして燃焼室６の中央に配置された点火プラグ２０が設けられている。また、シリンダヘッド４には、第１吸気ポート１１に設けられた第１燃料噴射弁２１と、第２吸気ポート１２に設けられた第２燃料噴射弁２２とがそれぞれ取り付けられている。点火プラグ２０、第１燃料噴射弁２１、及び第２燃料噴射弁２２の各動作はＥＣＵ１７が各種センサからの信号を参照しつつ所定の制御プログラムを実行することにより制御される。本発明に関連するセンサとしては、機関回転数（回転速度）に応じた信号を出力するクランク角センサ２３、燃焼室６内に取り込まれる吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ２４、吸気通路６内の圧力に応じた信号を出力する吸気圧センサ２５、不図示のアクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ２６、及び排気の空燃比に応じた信号を出力する酸素濃度センサ２７が設けられている。酸素濃度センサ２７は、理論空燃比を中心として、空燃比がリッチ側であることを示すリッチ信号と、空燃比がリーン側であることを示すリーン信号とを出力するものである。もっとも、酸素濃度センサ２７としては、空燃比の大きさの変化に対してリニアに応答する信号を出力するものを用いることもできる。
【００３３】
図１及び図２に示すように、内燃機関１Ａには、排気通路１０を流れる排気を吸気系に還流させるため外部ＥＧＲ手段としてのＥＧＲ装置３０が設けられている。ＥＧＲ装置３０は排気通路１０と第２吸気ポート１２とを結ぶＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を開閉するＥＧＲ弁３２と、ＥＧＲ通路３１に設けられたＥＧＲクーラ３３とを備えている。ＥＧＲ通路３１は排気通路１０から取り出した排気の一部を外部ＥＧＲガスとして第２吸気ポート１２に限定的に導入することができる。吸気系に排気を還流させるための所定条件が成立した場合には、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ弁３２にてＥＧＲ通路３１が開かれて外部ＥＧＲガスＧ１が第２吸気ポート１２に限定的に導入される。これにより、燃焼室６には、燃料混合気が第１吸気ポート１１を経由して導かれる一方で、外部ＥＧＲガスＧ１が第２吸気ポート１２を経由して燃料混合気と一緒に導かれる。これにより、燃焼室６には燃料混合気が主に含まれる混合気領域Ａが第１吸気ポート１１側に、既燃ガスである外部ＥＧＲガスＧ１が含まれる既燃ガス領域Ｂが第２吸気ポート１２側にそれぞれ形成される。ＥＧＲ装置３０は第２吸気ポート１２のみに外部ＥＧＲガスＧ１を導入することにより混合気領域Ａ及び既燃ガス領域Ｂを燃焼室６内に成層化し得るのでＥＧＲ装置３０は本発明に係る成層化手段として機能する。各領域Ａ、Ｂの境界Ｐは燃焼室６の中央を横切るように延びている。なお、実際には境界Ｐを図示のように視覚的に認識できるものではないが、この境界Ｐは既燃ガスの濃度分布が顕著に変化する位置としての技術的な意義を有している。
【００３４】
ＥＣＵ１７が行う制御は種々存在するが、ここでは本発明に関連する制御を主に説明する。図３はＥＣＵ１７が実行する運転制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ１７が持っているＲＯＭ等の記憶装置に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００３５】
まず、ステップＳ１においては、排気の一部を吸気系に還流させるべき条件（ＥＧＲ実行条件）が成立しているか否かを判定する。排気還流の実行許否の基準としては周知の基準が適用される。ＥＧＲ実行条件が成立している場合は、ステップＳ５に進みＥＧＲ制御を実行する。即ち、ＥＧＲ実施モードが実行される。一方、ＥＧＲ実行条件が不成立の場合はステップＳ２に進んでＥＧＲ装置３０のＥＧＲ弁３２を閉弁して吸気系への排気の流入を遮断する。これにより、吸気系への排気の導入が禁止されるのでＥＧＲ禁止モードが実行される。
【００３６】
ステップＳ３においては、第１燃料噴射弁２１の噴射特性の経年変化を把握する処理（噴射弁特性取得処理）の実行条件の成否を判定する。この処理の詳細は後述する。この噴射弁特性取得処理が所定の頻度が行われるようにその実行条件は運転時間に基づいて定められる。例えば運転時間の積算値が所定値に達したか否かに基づいてその実行条件の成否を判定することができる。その実行条件が成立した場合はステップＳ６に進み当該処理を行い、実行条件が不成立の場合はステップＳ４に進んで通常制御を行う。その後、図３のルーチンを終える。
【００３７】
（通常制御）
図４は図３のステップＳ４で定義された通常制御のルーチンの一例を示している。ステップＳ１１においては、制御に用いる各種の運転パラメータを取得する。これらのパラメータのうち、代表的なものとしては機関回転数、吸入空気量、吸気圧、アクセル開度等がある。これらの運転パラメータは上述した各種センサ２３〜２６の出力信号に基づいて取得される。
【００３８】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で取得したアクセル開度や機関回転数等に基づいてスロットル弁１６の開度（スロットル開度）を決定する。続くステップＳ１３では、目標空燃比による燃焼が行われるように、現在の吸入空気量に基づいて各燃料噴射弁２１、２２の燃料噴射量の合計である総燃料噴射量を決定する。この総燃料噴射量の決定手法は周知の手法と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
通常制御は吸気系に既燃ガスが存在しない状態での運転制御であるため、本形態では各燃料噴射弁２１、２２の総燃料噴射量に対する噴射割合はそれぞれ５０％に設定される。従って、ステップＳ１４では、総燃料噴射量に第１燃料噴射弁２１の噴射割合を乗じることにより第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量を決定する。一方、ステップＳ１５では、総燃料噴射量に第２燃料噴射弁２２の噴射割合を乗じることにより第２燃料噴射弁２２の燃料噴射量を決定する。
【００４０】
次に、ステップ１６では、酸素濃度センサ２７の出力値を所得し、目標空燃比である理論空燃比よりも空燃比がリッチであるかリーンであるかを把握する。続くステップＳ１７では、ステップＳ１６で把握された目標空燃比からのずれを解消する方向に、ステップＳ１４及びステップＳ１５で決定された各燃料噴射弁２１、２２の燃料噴射量をフィードバック補正する。本処理における一回当たりの補正量は適宜定めることができる。
【００４１】
続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で補正された燃料噴射量の燃料が各燃料噴射弁２１、２２から噴射されるように各燃料噴射弁２１、２２を操作する。詳しくは、各燃料噴射量に対応する噴射期間に亘って各燃料噴射弁２１、２２を開弁操作する。通常制御においては、各燃料噴射弁２１、２２の噴射時期が同時に設定されている。ステップＳ１９では、内燃機関１Ａの運転状態に応じて最適な点火時期を決定する。この点火時期の決定手法も周知の方法と同じである。続くステップＳ２０において、ステップＳ１９で決定された点火時期に点火プラグ２０から火花が発生するように点火プラグ２０を操作する。その後メインルーチンである図３のルーチンに戻る。
【００４２】
（ＥＧＲ制御）
図５は図３のステップＳ５で定義されたＥＧＲ制御のルーチンの一例を示している。ステップＳ２１においては、上述した図４のステップＳ１１と同様に、制御に用いる各種の運転パラメータを取得する。次に、ステップＳ２２において、燃焼室６に満たされるガスに占める既燃ガスの割合であるＥＧＲ率を決定する。このＥＧＲ率はステップＳ１１で取得した各種運転パラメータに基づいて把握される運転状態に応じて定められるが、ＥＧＲ率の具体的な設定方法は周知の方法と同じであるので説明を省略する。
【００４３】
次に、ステップＳ２３及びステップＳ２４において、ステップＳ２２で決定されたＥＧＲ率が実現されるように、スロットル弁１６及びＥＧＲ弁３２の各開度を決定する。続くステップＳ２５においては、目標空燃比による燃焼が行われるように、現在の吸入空気量に基づいて総燃料噴射量を決定する。ステップＳ２６では、総燃料噴射量が第１燃料噴射弁２１の噴射特性の経年変化を反映した値となるように、上述した噴射弁特性取得処理にて逐次更新される補正マップを読み込み、その補正マップに基づいてステップＳ２５で決定された総燃料噴射量を補正する。詳しくは後述するが、噴射弁特性取得処理は、目標空燃比による燃焼が実現された際の第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量と吸入空気量との相関関係を特定し、補正マップを逐次更新している。従って、補正マップに基づいた補正を行うことにより、第１燃料噴射弁２１の噴射特性の経年変化を燃料噴射量に反映させることができる。
【００４４】
次に、ステップＳ２７において、第１燃料噴射弁２１及び第２燃料噴射弁２２の各噴射割合を決定する。噴射割合はＥＧＲ率の上昇に応じて第１燃料噴射弁２１の噴射割合が高まるように、換言すればＥＧＲ率の上昇に応じて第２燃料噴射弁２２の噴射割合が低下するように定められる。具体的には、図７に示すような傾向を持つ噴射割合決定マップを利用して各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合を決定する。この図から明らかなように、第１燃料噴射弁２１の噴射割合はＥＧＲ率が０の場合を５０％としＥＧＲ率が上昇するに従って直線的に増加するように設定される。これにより、ＥＧＲ率の上昇に応じて第２燃料噴射弁２２の噴射割合が低下するため、ＥＧＲ率の上昇に伴う既燃ガス領域Ｂ（図１参照）の酸素濃度の低下に合わせて既燃ガス領域Ｂに供給される燃料量が低下する。そのため、既燃ガス領域Ｂに対する燃料の供給が過剰になることを防止しつつ混合気領域Ａにおける燃料の偏在を緩和することができる。このような偏在の緩和により、混合気領域Ａが局所的にリッチになることを抑制できるから、混合気領域Ａのみに燃料を供給する場合に比べて一酸化炭素や未燃炭化水素等の排出量を削減することができる。図７のマップは一例であり、ＥＧＲ率の変化に対して各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合をどの程度変化させるかは適宜定めることができる。例えば、一酸化炭素や未燃炭化水素等の排出量が最小となるようにＥＧＲ率と各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合とを対応付けることにより、ＥＧＲ率に応じた各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合を最適化することが可能である。こうした最適化は実機試験やシュミュレーション等の周知の方法を利用して実現できる。
【００４５】
ステップＳ２８においては、第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量を決定する。この燃料噴射量は、ステップＳ２６による補正後の総燃料噴射量にステップＳ２７で決定した第１燃料噴射弁２１の噴射割合を乗じることにより決定される。第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量は、第１燃料噴射弁２１の経年変化を反映した補正マップに基づいて補正された総燃料噴射量を基礎として算出されている。従って、第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量は、結果として、補正マップに記述された燃料噴射量と吸入空気量との相関関係の利用により決定される。
【００４６】
ステップＳ２９においては、ステップＳ２５にて決定された補正前の総燃料噴射量にステップＳ２７で決定された第２燃料噴射弁２２の噴射割合を乗じることにより、第２燃料噴射弁２２の燃料噴射量を決定する。ステップＳ３０では、酸素濃度センサ２７の出力値を取得し、目標空燃比である理論空燃比よりも空燃比がリッチであるかリーンであるかを把握する。続くステップＳ３１では、ステップＳ３０で把握された目標空燃比からのずれを解消する方向に、ステップＳ２９で決定された第２燃料噴射弁２２の燃料噴射量をフィードバック補正する。本処理における一回当たりの補正量は適宜定めることができる。ステップＳ２８及びステップＳ２９の各処理の実行により、第１燃料噴射弁２１及び第２燃料噴射弁２２のそれぞれから実際に噴射される燃料噴射量を同時に把握できなくても、単一の酸素濃度センサ２７を利用するだけで各燃料噴射弁２１、２２の噴射特性の経年変化に伴う目標空燃比のずれを防止することが可能になる。
【００４７】
ステップＳ３２においては、内燃機関１Ａの負荷が所定値以上の高負荷か否かを判定する。高負荷でない場合はステップＳ３３に進み、高負荷である場合はステップＳ３４に進む。ステップＳ３３では、ステップＳ２８で決定された燃料噴射量の燃料が第１燃料噴射弁２１から、ステップＳ３１で補正された燃料噴射量の燃料が第２燃料噴射弁２２からそれぞれ噴射されるように各燃料噴射弁２１、２２を操作する。この場合の各燃料噴射弁２１、２２の噴射時期は同時期で、かつ各吸気弁１３、１４が開弁する直前に設定されている。
【００４８】
ステップＳ３４においては、第１吸気ポート１１を経由するガス量が第２吸気ポート１２を経由するガス量よりも多くなるように動弁機構１５を操作して各吸気弁１３、１４の開弁特性に差違を付与する。第１吸気ポート１１を経由するガス量を第２吸気ポート１２を経由するガス量よりも多くするには、第１吸気弁１３の開き時間面積を第２吸気弁１４の開き時間面積よりも大きくなるように開弁特性に差を設ければよい。開き時間面積は作用角とバルブリフトとにより特定されるので、作用角及びバルブリフトの両方を第１吸気弁１３及び第２吸気弁１４の間で相違させてもよいし、作用角又はバルブリフトのいずれか一方を第１吸気弁１３及び第２吸気弁１４の間で相違させてもよい。
【００４９】
ステップＳ３５においては、第１吸気弁１３及び第２吸気弁１４がそれぞれ開弁する吸気行程の前半に第２燃料噴射弁２２から燃料が噴射されるように第２燃料噴射弁２２を制御する。図１に示した既燃ガス領域Ｂの燃焼は混合気領域Ａに比べて遅れるため、高負荷時に既燃ガス領域Ｂは混合気領域Ａに比べてノッキングが発生し易い。従って、ステップＳ３５によって吸気行程の前半に第２燃料噴射弁２２から燃料を噴射させることにより既燃ガス領域Ｂで燃料が気化して既燃ガス領域Ｂが冷却されるので、既燃ガス領域Ｂにおけるノッキングの発生を抑制することができる。これにより、ノッキングの抑制のための燃料増量が不要となるので燃費を向上できる。このように既燃ガス領域Ｂが冷却される際に第１吸気弁１３と第２吸気弁１４とが同一の開弁特性で操作されると、温度差に伴って第２吸気ポート１２からの吸入量が第１吸気ポート１１からの吸入量よりも多い流量差が発生する。この流量差が発生すると混合気領域Ａと既燃ガス領域Ｂとの境界Ｐが崩れ易くなり、これらの領域の成層化レベルが低下する可能性がある。本形態では、ステップＳ３４にて既燃ガス領域Ｂが冷却された場合に生じ得る流量差を打ち消す方向に各吸気弁１３、１４が操作されるので、その流量差が補正されて成層レベルの低下を抑えることができる。そのため、成層レベルを維持しつつノッキングの発生を防止することができる。
【００５０】
ステップＳ３６においては、内燃機関１Ａの運転状態に応じて最適な点火時期を決定する。この点火時期の決定手法も周知の方法と同じである。続くステップＳ３７において、ステップＳ３６で決定された点火時期に点火プラグ２０から火花が発生するように点火プラグ２０を操作する。その後メインルーチンである図３のルーチンに戻る。
【００５１】
（噴射弁特性取得処理）
図６は図３のステップＳ６で定義された噴射弁特性取得処理のルーチンの一例を示している。ステップＳ４１においては、上述した各処理と同様に、処理に用いる各種の運転パラメータを取得する。ステップＳ４２では、ステップＳ４１で取得したアクセル開度や機関回転数等の運転パラメータに基づいてスロットル開度を決定する。続くステップＳ４３では、目標空燃比による燃焼が行われるように、現在の吸入空気量に基づいて各燃料噴射弁２１、２２の燃料噴射量の合計である総燃料噴射量を決定する。図６の処理では、第１燃料噴射弁２１の噴射特性を把握するために第１燃料噴射弁２１のみから燃料を噴射させるので、この総燃料噴射量は第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量を意味する。
【００５２】
次に、ステップＳ４４では、酸素濃度センサ２７の出力値を所得し、目標空燃比である理論空燃比よりも空燃比がリッチであるかリーンであるかを把握する。続くステップＳ４５では、ステップＳ４４で把握された目標空燃比からのずれを解消する方向に、ステップＳ４３で決定された燃料噴射量をフィードバック補正する。ステップＳ４３の補正後の燃料噴射量は、目標空燃比による燃焼が実現される際の燃料噴射量とみなすことができる。そこで、ステップＳ４６では、ＥＣＵ１７が保持する図８に示した補正マップに、補正後の燃料噴射量と現在の吸入空気量とを互いに関連付けて記憶する。ステップＳ４６の処理が繰り返されることによりその補正マップは逐次更新されるため、第１燃料噴射弁２１の噴射特性の経年変化を反映させた第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量と吸入空気量との相関関係が特定される。なお、ステップＳ４６の処理で、吸入空気量の代わりに吸気圧と第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量との相関関係を補正マップに記憶するようにし、上述した図５のＥＧＲ制御のステップＳ２６において、総燃料噴射量をその補正マップに基づいて補正することも可能である。この場合によっても、第１燃料噴射弁の燃料噴射量を補正マップに記述された第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量と吸気圧との相関関係を利用して決定することができる。
【００５３】
次に、ステップＳ４７では、ステップＳ４５で補正された燃料噴射量の燃料が第１燃料噴射弁２１から噴射されるように第１燃料噴射弁２１を操作する。ステップＳ４８では、内燃機関１Ａの運転状態に応じて最適な点火時期を決定する。この点火時期の決定手法も周知の方法と同じである。続くステップＳ４９において、ステップＳ４８で決定された点火時期に点火プラグ２０から火花が発生するように点火プラグ２０を操作する。その後メインルーチンである図３のルーチンに戻る。
【００５４】
第１の形態によれば、燃焼室６内に混合気領域Ａと既燃ガス領域Ｂとが形成された場合、ＥＧＲ率に応じて第１燃料噴射弁２１及び第２燃料噴射弁２２のそれぞれから燃料が噴射される。これにより、混合気領域Ａのみならず既燃ガス領域Ｂにも燃料が供給されるため混合気領域Ａにおける燃料の偏在が緩和される。従って、混合気領域Ａが局所的にリッチになることを抑制できるから、混合気領域Ａのみに燃料を供給する形態に比べて一酸化炭素や未燃炭化水素等の排出量を削減することができる。
【００５５】
第１の形態において、ＥＣＵ１７は、図５のステップＳ２５を実行することにより本発明に係る噴射量算出手段として、ステップＳ２７を実行することにより本発明に係る噴射割合決定手段として、ステップＳ２８〜ステップＳ３１、ステップＳ３３、及びステップＳ３５を実行することにより本発明に係る噴射制御手段として、図３のステップＳ１及びステップＳ２を実行することにより本発明に係るＥＧＲ制御手段として、図６の制御ルーチンを実行することにより本発明に係る特性取得手段として、それぞれ機能する。
【００５６】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図９を参照しながら説明する。第２の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第１の形態と共通する。従って、以下においては、第１の形態との共通部分の説明を省略する。図９は第２の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図９において図５と同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
第２の形態は負荷が所定値以下の低負荷時における第２燃料噴射弁２２の燃料噴射時期の制御に特徴がある。即ち、図９のステップＳ５０において負荷が低負荷か否かを判定し、低負荷でない場合はステップＳ３３に進み、低負荷である場合はステップＳ５１に進む。ステップＳ５１では、第２吸気弁１４の開弁前に第２燃料噴射弁２２から燃料が噴射されるように第２燃料噴射弁２２を制御する。なお、第１燃料噴射弁２１からの燃料噴射時期は低負荷時以外の時と同様である。既燃ガス領域Ｂの燃焼は混合気領域Ａに比べて遅れるため、低負荷時に既燃ガス領域Ｂにおいて未燃炭化水素が発生し易くなる。従って、第２吸気弁１４が開弁する前に第２燃料噴射弁２２にて燃料を噴射させることにより、第２吸気ポート１２の壁面から燃料が受熱して蒸発するので、高温状態のガスが燃焼室６内に取り込まれる。これにより、既燃ガス領域Ｂを高温に維持し易くなるので未燃炭化水素の発生量を低減することができる。ＥＣＵ１７は図９のステップＳ５１を実行することにより本発明に係る噴射制御手段として機能する。
【００５８】
なお、第２の形態の変形例として、第２燃料噴射弁２２による燃料噴射を第２吸気弁１４の開弁前と吸気行程前半との２回に分けて実施することも可能である。この場合においては、負荷が低いほど第１回目の燃料噴射量を第２回目の燃料噴射量よりも多くし、負荷の大きさに応じてこれらの噴射割合を変化させることもできる。つまり、前者と後者との噴射割合を負荷に応じて１：０〜０：１まで変化させる。この変形例によれば、第１の形態及び第２の形態のそれぞれの制御を行うことができ、しかも負荷時の制御から高負荷時の制御へ徐々に制御内容を移行させることができる。
【００５９】
（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図１０を参照しながら説明する。第３の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第１の形態と共通する。従って、以下においては、第１の形態との共通部分の説明を省略する。図１０は第３の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図１０において図５と同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
第３の形態は負荷の限界値である全負荷時における各燃料噴射弁２１、２２の燃料噴射時期の制御に特徴がある。即ち、図１０のステップＳ５２において、負荷が全負荷か否かを判定し、全負荷時でない場合はステップＳ３３に進み、全負荷時である場合はステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、吸気行程中に第１燃料噴射弁２１及び第２燃料噴射弁２２のそれぞれにて燃料が噴射されるように、各燃料噴射弁２１、２２を制御する。この形態によれば、吸気行程中に各燃料噴射弁から燃料が噴射されることにより燃料が気化して燃焼室内の温度を下げることができる。これにより、ノッキングの抑制と充填効率の向上とを両立することができる。ＥＣＵ１７は図１０のステップＳ５３を実行することにより本発明に係る噴射制御手段として機能する。
【００６１】
（第４の形態）
次に、本発明の第４の形態を図１１及び図１２を参照しながら説明する。第４の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第１の形態と共通する。従って、以下においては、第１の形態との共通部分の説明を省略する。図１１は第４の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図１２は第４の形態の作用を説明する説明図である。図１１において図５と同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
第４の形態は負荷が極めて小さいアイドル運転時における第２燃料噴射弁２２の燃料噴射時期の制御に特徴がある。即ち、図１１のステップＳ５４において、アイドル運転時か否かを判定し、アイドル運転時でない場合はステップＳ３３に進み、アイドル運転時の場合はステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、第２吸気弁１４の開弁期間の後半に第２燃料噴射弁２２にて燃料が噴射されるように第２燃料噴射弁２２を制御する。この形態によれば、第２吸気弁１４の閉弁後にも既燃ガス領域Ｂで燃料の気化が進む。これにより、既燃ガス領域Ｂの温度が下がって収縮する。そのため、図１２に示すように、混合気領域Ａとの境界Ｐが燃焼室６の中央から既燃ガス領域Ｂ側にシフトするので、燃焼室６の中央に配置された点火プラグ２０が混合気領域Ａ内に位置する。そのため、着火性が悪いアイドル運転時において既燃ガスの濃度が低い混合気領域Ａで点火できるから、燃焼室６の中央に点火プラグ２０が配置されることによって低下しがちなアイドル運転時における着火性能を改善できる。ＥＣＵ１７は図１１のステップＳ５５を実行することにより本発明に係る噴射制御手段として機能する。
【００６３】
（第５の形態）
次に、本発明の第５の形態を図１３及び図１４を参照しながら説明する。図１３は第５の形態に係る火花点火式内燃機関の要部を模式的に示した上面図である。図１４は第５の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図１３から明らかなように、第５の形態に係る内燃機関１Ｂは、点火プラグの数及び位置を除いて第１の形態に係る内燃機関１Ａと同一である。また、第５の形態に係る制御は、ＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第１の形態と共通する。以下においては、第１の形態との共通部分の説明を省略する。
【００６４】
内燃機関１Ｂには、点火手段として、第１吸気ポート１１側に偏るようにして燃焼室６に配置された第１点火プラグ２０Ａと、第２吸気ポート１２側に偏るようにして燃焼室６に配置された第２点火プラグ２０Ｂとが設けられている。第５の形態はＥＧＲ制御時における各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期の制御に特徴がある。即ち、図１４のステップＳ５６において、負荷が低負荷以外、即ち中高負荷時か否かを判定し、中高負荷時でない場合はステップＳ５７に進み、中高負荷時の場合はステップＳ５８に進む。
【００６５】
ステップＳ５７では、各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期を内燃機関１Ｂの運転状態に応じて決定する。この点火時期の決定手法も周知の方法と同じであるが、ここでは各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期は同時に設定される。ステップＳ５８では、各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期を、第２点火プラグ２０Ｂの点火が第１点火プラグ２０Ａの点火よりも早く（先に）行われるように決定する。各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの具体的な点火時期は時期の先後関係が保たれる範囲内で内燃機関１Ｂの運転状態に応じて適宜定めてよい。続くステップＳ５９では、ステップＳ５７又はステップＳ５８にて決定された点火時期に各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂから火花が発生するように、各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂを操作する。
【００６６】
図１３に示された既燃ガス領域Ｂは混合気領域Ａに比べて着火性が悪く燃焼が遅れるが、第５の形態によれば、負荷が中高負荷時において第２点火プラグ２０Ｂによる点火が第１点火プラグ２０Ｂによる点火よりも早く行われるため、既燃ガス領域Ｂの燃焼を混合気領域Ａの燃焼よりも早く開始させることができる。その結果、未燃炭化水素が発生し易い既燃ガス領域Ｂの燃焼期間を十分に確保できるから未燃炭化水素の排出を低減できる。ＥＣＵ１７は、図１４のステップＳ５８及びステップＳ５９を実行することにより本発明に係る点火制御手段として機能する。
【００６７】
（第６の形態）
次に、本発明の第６の形態を図１５及び図１６を参照しながら説明する。第６の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第５の形態と共通する。従って、以下においては、第５の形態との共通部分の説明を省略する。図１５は第６の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図１６は第６の形態の作用を説明する説明図である。図１５において図１４と同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
第６の形態は負荷が所定値以下の低負荷時における各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期の制御に特徴がある。即ち、図１５のステップＳ６０において低負荷時か否かを判定し、低負荷時でない場合はステップＳ５７に進み、低負荷時の場合はステップＳ６１に進む。ステップＳ６１では、各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期を、第２点火プラグ２０Ｂの点火が第１点火プラグ２０Ａの点火よりも遅く（後に）行われるように決定する。続くステップＳ５９においては、ステップＳ５７又はステップＳ６１にて決定された点火時期に各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂから火花が発生するように、各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂを操作する。
【００６９】
低負荷時で燃焼室６内の温度が低い場合、既燃ガス領域Ｂで失火が発生する可能性がある。第５の形態によれば、図１６に示すように、先行する混合気領域Ａの燃焼により形成される火炎伝播によって境界Ｐが既燃ガス領域Ｂに移動する。そのため、その火炎伝播を利用して既燃ガス領域Ｂの圧力及び温度を高めることができ、その圧力及び温度が高まった状態で第２点火プラグ２０Ｂにて点火できる。これにより、既燃ガス領域Ｂの着火性を向上させることができる。第６の形態において、ＥＣＵ１７は図１５のステップＳ６１及びステップＳ５９を実行することにより本発明に係る点火制御手段として機能する。
【００７０】
（第７の形態）
次に、本発明の第７の形態を図１７及び図１８を参照しながら説明する。第７の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第５の形態と共通する。従って、以下においては、第５の形態との共通部分の説明を省略する。図１７は第７の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図１８は第７の形態の作用を説明する説明図である。図１７において図１４と同一処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
第７の形態は機関回転数が所定値以下で、かつ負荷が所定値以下の低回転低負荷時における各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期の制御に特徴を有している。即ち、図１７のステップＳ６２では低回転低負荷時か否かを判定し、低回転低負荷時でない場合はステップＳ５７に進み、低回転低負荷時の場合はステップＳ６３に進む。ステップＳ６３では各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂの点火時期を、第１点火プラグ２０Ａの場合は１回に、第２点火プラグ２０Ｂの場合は２回になるようにそれぞれ決定する。第１点火プラグ２０Ａの点火時期と第２点火プラグ２０Ｂの第１回目の点火時期とは同時に設定してもよいし、互いに相違させてもよい。例えば、第２点火プラグ２０Ｂの第１回目の点火時期を、第１点火プラグ２０Ａの点火時期よりも遅らせてもよい。続くステップＳ５９においては、ステップＳ５７又はステップＳ６３にて決定された点火時期に各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂから火花が発生するように各点火プラグ２０Ａ、２０Ｂを操作する。なお、第２点火プラグ２０Ｂの点火回数を３回以上にすることも可能である。
【００７２】
既燃ガス領域Ｂの火炎伝播速度は既燃ガス濃度が高いため混合気領域Ａの火炎伝播速度よりも遅い。第７の形態によれば、混合気領域Ｂの燃焼により形成される火炎伝播を利用して未燃混合気を既燃ガス領域Ｂ側に移動させることができる。混合気領域Ａの燃焼により既燃ガス領域Ｂ側に移動してきた未燃混合気を第２点火プラグ２０Ｂによる複数回の点火により逐次点火することができる。即ち、図１８に示すように、混合気領域Ａ側の火炎伝播Ｆ１によって第２点火プラグ２０Ｂの第１回目の点火で得られた火炎伝播Ｆ２１が燃焼室６の径方向外側に移動させられるとももに、第２点火プラグ２０Ｂの周辺に未燃混合気が繰り出されるため、第２回目の点火において良好な火炎伝播Ｆ２２が得られる。それによって燃焼室６内の燃焼速度を速めることができからノッキングの発生を抑制することができる。
【００７３】
（第８の形態）
次に、本発明の第８の形態を図１９〜図２３を参照しながら説明する。図１９は第８の形態に係る火花点火式内燃機関の要部を模式的に示した上面図である。なお、図１９において、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号が付されている。
【００７４】
内燃機関１Ｃは点火手段としての点火プラグ４０が第１吸気ポート１１側に偏るようにして燃焼室６内に配置されている。また、内燃機関１Ｃは、既燃ガスを燃焼室６内に導入する場合、排気行程において燃焼室６から排出すべき既燃ガスを第２吸気ポート１２に導いてからその既燃ガスを内部ＥＧＲガスＧ２として燃焼室６内に導入させる。既燃ガスを第２吸気ポート１２に限定的に導入する結果、燃焼室６内には第１吸気ポート１１側に混合気領域Ａが、第２吸気ポート１２側に既燃ガス領域がそれぞれ形成され、これにより混合気領域Ａと既燃ガス領域Ｂとが成層化される（成層状態）。内燃機関１Ｃは、成層状態の場合に混合気領域Ａにおける着火を点火プラグ４０で確実に行うことができ、かつ燃焼の後半においては既燃ガス領域Ｂに含まれる高温の既燃ガスを利用して自着火を促すことができる。このため、未燃炭化水素の排出を抑制できる。この内部ＥＧＲは、第１吸気弁１３が閉弁された状態で第２吸気弁１４が排気行程の後半に開弁するように動弁機構１５が操作されることにより実現される。図２０は内部ＥＧＲを実施する際の各吸気弁１３、１４のリフトカーブを模式的に示した説明図である。この図から明らかなように、内部ＥＧＲが実施される際には、第２吸気弁１４は排気行程の後半に開弁し、第１吸気弁１３は排気行程後に開弁する。そして、各吸気弁１３、１４は同時に閉弁する。即ち、図示の場合には各吸気弁１３、１４の開弁時期に位相差が与えられる。
【００７５】
一方、内燃機関１Ｃは、既燃ガスの燃焼室６への導入を制限する場合、排気行程後に各吸気弁１３、１４が開弁するように動弁機構１５が操作される。これにより、排気行程中に既燃ガスが各吸気ポート１１、１２に導かれることが制限されるので、燃焼室６内に２つの領域Ａ、Ｂが形成されることが制限される（非成層状態）。図２１は内部ＥＧＲの実施を禁止する際の各吸気弁１３、１４のリフトカーブを模式的に示した説明図である。この図から明らかなように、内部ＥＧＲが禁止される際には、各吸気弁１３、１４が排気行程後に開弁し同時期に閉弁する。図２１の場合は、バルブオーバーラップが存在しないため、完全に既燃ガスの燃焼室６への流入が遮断される。
【００７６】
以上の説明から理解できるように、動弁機構１５は各吸気弁１３、１４を操作することにより成層状態と非成層状態とを切り替えることができるので本発明に係る内部ＥＧＲ手段に相当し、かつ動弁機構１５は内部ＥＧＲの実施によって成層化を達成できるので、本発明に係る成層化手段としても機能する。なお、図２０及び図２１に示された各吸気弁１３、１４のリフト量は、第２吸気弁１４が第１吸気弁１３よりも大きくなっているが、各吸気弁１３、１４のリフト量を同一としてもよい。
【００７７】
図２２はＥＣＵ１７が実行する運転制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ１７が持っているＲＯＭ等の記憶装置に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、ステップＳ８１においては、第１の形態で説明したＥＧＲ実行条件の成否を判定する。ＥＧＲ実行条件が成立している場合はステップＳ８２に進みＥＧＲ制御を実行する。一方、ＥＧＲ実行条件が不成立の場合はステップＳ８３に進み通常制御を実行する。その後、図２２のルーチンを終える。通常制御は既燃ガスが燃焼室６内に含まれない状態の運転を実施するための制御であり、従来の内燃機関の運転制御と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００７８】
図２３は図２２のステップＳ８２で定義されたＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示している。ステップＳ９１においては、上記各形態と同様に、制御に用いる各種の運転パラメータを取得する。次に、ステップＳ９２において、運転状態に応じたＥＧＲ率を決定する。ステップＳ９３ではステップＳ９１で取得したアクセル開度や吸気圧等の運転パラメータに基づいてスロットル開度を決定する。次に、ステップＳ９４では、目標空燃比である理論空燃比が実現されるように総燃料噴射量を吸入空気量に応じて決定する。
【００７９】
ステップＳ９５では、吸気圧等のパラメータに基づいて燃焼室６内がステップＳ９２で決定したＥＧＲ率となるように各吸気弁１３、１４の開弁特性を決定する。具体的には、ステップＳ９２で決定したＥＧＲ率が実現されるように、排気行程中に開弁する第２吸気弁１４の開弁時期及びリフト量を決定するとともに、第１吸気弁１３に対しては第２吸気弁１４とは異なる開弁特性を設定する（図２０参照）。また、排気行程の後半に開弁させる際の第２吸気弁１４のリフト量は負荷に応じて変化させている。即ち、そのリフト量は負荷が高い場合は低い場合に比べて小さくなるように決定される。既燃ガスの温度は負荷が高い場合は低い場合に比べて高いため、負荷が高い状況では自着火が安易に発生して騒音が問題となる場合がある。しかし、上記のようにリフト量が決定されることにより、負荷が高い場合は低い場合に比べて第２吸気ポート１２が絞られることになるので、第２吸気ポート１２を逆流する既燃ガスの流速が負荷が低い場合よりも速くなる。そのため、第２吸気ポート１２への熱伝達が促進されるので、既燃ガスの温度を下げることができる。これにより、既燃ガス領域Ｂにおける自着火が緩慢になるので騒音を抑制できる。
【００８０】
ステップＳ９６では、第１燃料噴射弁２１及び第２燃料噴射弁２２の各噴射割合を決定する。噴射割合は第１の形態と同様に図７に示された噴射割合決定マップを利用して定められる。ステップＳ９７では、第１燃料噴射弁２１の燃料噴射量をステップＳ９４で決定した総燃料噴射量にステップＳ９６で決定した第１燃料噴射弁２１の噴射割合を乗じることによって決定する。ステップＳ９８では、第２燃料噴射弁２２の燃料噴射量をステップＳ９４で決定した総燃料噴射量にステップＳ９６で決定した第２燃料噴射弁２２の噴射割合を乗じることによって決定する。
【００８１】
次に、ステップＳ９９では、ステップＳ９７及びステップＳ９８でそれぞれ決定された燃料噴射量の燃料が適時に噴射されるように各燃料噴射弁２１、２２が操作される。ステップＳ１００では内燃機関１Ｃの運転状態に適した点火時期を決定し、続くステップＳ１０１では、その点火時期に点火プラグ４０から火花が発生するように点火プラグ４０を操作する。その後、メインルーチンである図２２のルーチンに戻る。
【００８２】
第８の形態によれば、燃焼室６内に混合気領域Ａと既燃ガス領域Ｂとが形成された場合、ＥＧＲ率に応じて第１燃料噴射弁２１及び第２燃料噴射弁２２のそれぞれから燃料が噴射されるので、第１の形態と同様の効果を得ることができる。第８の形態において、ＥＣＵ１７は図２３のステップＳ９４を実行することにより噴射量算出手段として、ステップＳ９６を実行することにより本発明に係る噴射割合決定手段として、ステップＳ９７〜ステップＳ９９を実行することにより本発明に係る噴射制御手段として、それぞれ機能する。
【００８３】
（第９の形態）
次に、本発明の第９の形態を図２４を参照しながら説明する。第９の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第８の形態と共通する。従って、以下においては、第８の形態との共通部分の説明を省略する。図２４は第９の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図２４において図２３と同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
第９の形態は、上述した成層状態と非成層状態とをサイクル毎に交互に切り替えながら運転する点に特徴を有している。即ち、図２４のステップＳ１０５では、この切替運転を行う条件が成立しているか否かを判定する。この切替運転実行条件は運転状態に応じて適宜に定めてよい。切替運転実行条件が不成立の場合はステップＳ９５に進み、第８の形態と同様に成層状態による運転が行われる。一方、切替運転実行条件が成立した場合は、ステップＳ１０６に進み、前サイクルの運転が成層状態によるものか否かを判定する。前サイクルで成層状態による運転が行われていない場合は、前サイクルが非成層状態による運転が行われていたことになるので、次サイクルで成層状態による運転を行うべくステップＳ９５に処理を進める。一方、前サイクルで成層状態による運転が行われていた場合は次サイクルで非成層状態による運転を行うべくステップＳ１０７に処理を進める。
【００８５】
ステップＳ１０７では、燃焼室６内への既燃ガスの導入が制限されるように動弁機構１５を制御する。本形態では、各吸気弁１３、１４の開弁時期が排気行程後となるように動弁機構１５を制御して非成層状態を実現している（図２１参照）。ステップＳ１０８では、各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合が均等となるように決定し、その後、ステップＳ９７及びステップＳ９８において各燃料噴射弁２１、２２の燃料噴射量を決定する。これにより、非成層による運転時において各燃料噴射弁２１、２２から均等に燃料が噴射されるので、燃焼室６の燃料濃度の均一性を高めることができる。このように、本形態においては成層状態と非成層状態との間で各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合が異なっている。
【００８６】
第９の形態によれば、非成層状態下での燃焼で燃焼温度を上げることができ、それによって得られる高温の既燃ガスを次サイクルの成層状態で既燃ガス領域Ｂに含めることができる。従って、負荷が低くて既燃ガス領域Ｂでの自着火に必要な温度が得られない場合でも、成層状態と非成層状態とを交互に繰り返すことにより、前サイクルの非成層状態で得られる高温の既燃ガスを次サイクルで利用して既燃ガス領域Ｂの自着火を促すことができるようになる。第９の形態において、ＥＣＵ１７は図２４のステップＳ９５、ステップＳ９６、及びステップＳ１０６〜ステップＳ１０８を実行することにより本発明に係る噴射割合決定手段として機能する。
【００８７】
（第１０の形態）
次に、本発明の第１０の形態を図２５を参照しながら説明する。第１０の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第８の形態と共通する。従って、以下においては、第８の形態との共通部分の説明を省略する。図２５は第１０の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図２５において図２３と同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
第１０の形態は負荷が所定値よりも高い高負荷時における各燃料噴射弁２１、２２の噴射時期の制御に特徴がある。即ち、図２５のステップＳ１０９において、負荷が高負荷か否かを判定し、高負荷でない場合はステップＳ９９に進み、高負荷である場合はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、第１燃料噴射弁２１による燃料噴射が吸気行程の前半に、第２燃料噴射弁２２による燃料噴射が吸気行程の後半にそれぞれ行われるように各燃料噴射弁２１、２２が操作される。
【００８９】
第１０の形態によれば、第２燃料噴射弁２２から吸気行程の後半に噴射された燃料の気化潜熱により既燃ガス領域Ｂの温度を低下させることができる。これにより、高負荷時に自着火を緩慢にすることができるので騒音を抑制できる。本形態において、ＥＣＵ１７は図２５のステップＳ１０９及びステップＳ１１０を実行することにより本発明に係る噴射制御手段として機能する。
【００９０】
（第１１の形態）
次に、本発明の第１１の形態を図２６を参照しながら説明する。第１１の形態はＥＧＲ制御の制御内容が相違する点を除いて第８の形態と共通する。従って、以下においては、第８の形態との共通部分の説明を省略する。図２６は第１１の形態に係るＥＧＲ制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図２６において図２３と同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
【００９１】
第１１の形態は負荷が所定値よりも低い低負荷時における各燃料噴射弁２１、２２の噴射時期の制御に特徴がある。即ち、図２６のステップＳ１１１において、負荷が低負荷か否かを判定し、低負荷でない場合はステップＳ９９に進み、低負荷である場合はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、第２吸気弁１４の開弁後かつ第１吸気弁１３の開弁前に第２燃焼噴射弁２２にて燃料が噴射されるように第２燃料噴射弁２２が操作される。なお、第１燃料噴射弁２１の噴射時期は通常時と同様に定められている。第２吸気弁１４の開弁後かつ第１吸気弁１３の開弁前の期間は既燃ガスの温度が比較的高い状況にある。その状況で第２燃料噴射弁２２から燃料を噴射することで、その燃料が高温の既燃ガスに曝されて燃焼し易い性質に改質される。これにより、既燃ガス領域Ｂで安定した自着火を得ることができるようになる。
【００９２】
本発明は以上の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記の第１〜第７の各形態において、排気通路１０から排気を取り出す位置は任意である。例えば、排気通路１０に設けられた三元触媒等の排気浄化装置の下流側から排気を取り出して、これを外部ＥＧＲガスとして第２吸気ポート１２に導入してもよい。また、外部ＥＧＲガスを冷却する冷却手段を設けることは任意である。
【００９３】
上記の第８〜第１１の各形態では、図２３〜図２６のステップＳ９２で目標となるＥＧＲ率を算出し、ステップＳ９６でそのＥＧＲ率に基づいて噴射割合を決定している。内燃機関１Ｃに適用すべきＥＧＲ制御を、各吸気弁１３、１４の開弁特性を固定してＥＧＲ率を積極的に制御せずに運転状態の成り行きに任せるような制御に変更した場合、噴射割合の決定は吸気圧に基づいて行うことができる。吸気圧はＥＧＲ率と相関するため、吸気圧をパラメータとして各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合を定めることにより、結果として、各燃料噴射弁２１、２２の噴射割合がＥＧＲ率に応じて定められ、かつ第１燃料噴射弁２１の噴射割合がＥＧＲ率の上昇に応じて高まるように定められることになる。
【００９４】
なお、上記の第９の形態は、成層状態時と比べて既燃ガスの燃焼室６への導入量が低減する限度において、図２１の場合とは異なり、排気弁１０との間でバルブオーバーラップが形成されるように各吸気弁１３、１４の開弁時期を排気行程の後半に同時に設定することもできる。この場合には、燃焼室６内に既燃ガスが各吸気ポート１１、１２から略均一に導入されることにより成層化が制限されるので非成層状態の範疇に含まれる。従って、第９の形態をこのような非成層状態と成層状態とを切り替える形態に変更して本発明を実施することも可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  内燃機関
６  燃焼室
１０  排気通路
１１  第１吸気ポート
１２  第２吸気ポート
１３  第１吸気弁
１４  第２吸気弁
１５  動弁機構（動弁手段、内部ＥＧＲ手段、成層化手段）
１７  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ、噴射量算出手段、噴射割合決定手段、噴射制御手段、ＥＧＲ制御手段、特性取得手段）
２０  点火プラグ（点火手段）
２０Ａ  第１点火プラグ（点火手段）
２０Ｂ  第２点火プラグ（点火手段）
２１  第１燃料噴射弁
２２  第２燃料噴射弁
２３  酸素濃度センサ
３０  ＥＧＲ装置（外部ＥＧＲ手段、成層化手段）
４０  点火プラグ
Ａ  混合気領域
Ｂ  既燃ガス領域
【図１】
2011016136.tif 000003
【図２】
2011016136.tif 000004
【図３】
2011016136.tif 000005
【図４】
2011016136.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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